車架作為車輛的承載主體，支撐著發動機、離合器、變速器、轉向器、非承載式車身和貨箱等所有彈簧上與質量有關的機件，承受著傳給它的各種力和力知，其可靠性關系到整車能否正常行駛，以及整車的安全性。當今，對汽車輕量化和降低成本的要求越來越高，為同時滿足這些要求，以往的經驗類比法己經不適用，隨著現代計算機技術的快速發展，現普遍將有限元法應用到車架的強度分析中，應用有限元分析軟件對半掛車車架進行了強度分析。
      1半掛車車架模型的建立
      UG采用基于特征和約束的建模技術，具有交互建立和編輯復雜實體模型的能力，可以快速地進行概念設計和結構細節設計。使用自底向上的建模方法，即由已建立的單個部件的三維模型逐級地進行組裝，最后組成裝配件。裝配時按照由小到大由前到后的順序裝配好各個組件。裝配的先后順序是：主縱梁—前后端梁—貫通稱—邊梁—邊稱—牽引板稱—邊斜稱—中間稱—牽引板—支架—懸架斜稱。裝配完成后對車架各零部件進行布爾求和運算。在考慮模型結構特點，分析類型和精度要求后對車架模型進行結構簡化，如圖所示。
      2靜態分析
      2.1邊界條件處理
      依據所選擇建立的有限元模型，參考設計要求和具體使用情況。根據半掛車車架實際使用約束位置，不考慮鋼板彈簧的作用，作以下約束處理：
      1) 在半掛車車架前后支架的吊耳孔處采用全約束；
      2) 在罐體前部將牽引銷板的孔處采用全約束；
      3) 在結構的對稱而上用對稱約束。
      2.2靜強度計算結果及其分析
      車架總體采用彈性模量E=2.1E10MPa，泊松比0.3，屈服強度235MPa，抗拉強度275-460 MPa的碳素鋼Q235。在有限元分析過程中經處理得車架總體應力分布云圖，位移分布云圖。
      由應力分布云圖可知:整個車架的總體應力較小，只是在部分區域應力較集中，包括前支架與車架連接區域、牽引銷孔處和邊稱和主縱梁連接部分。如圖所示可看出最大應力集中在后部懸架支架附近區域和牽引銷孔處，其大小為51.8MPa，半掛車車架所選鋼材的屈服極限為235 MPa，可知車架上最大應力值遠小于材料的屈服極限。所以從靜態角度講車架的強度滿足車架的性能要求，可減少貫通稱和邊斜稱數量，以節約生產成本，減少浪費。
      由應變分布云圖可知：整個車架的總體應變較小，只是在車架邊縱梁中部附近區域變形相對較大，其最大變形值是2.128 mm，如圖所示。所以從靜態角度講車架的剛度也滿足使用要求，只是在車架中部變形相對較大，可以適當增加此位置上主縱梁、邊縱梁和貫通稱的剛度，以減小車架變形。
      3模態分析
      3.1模態分析前處理
      由于實際支撐條件下的有限元分析很難實施，而從理論上講，可以通過數學建模的方法得到任意約束邊界條件下的特性。因此車架有限元模態分析不采用任何約束，以求接近模態試驗效果。
      計算頻段的選擇應考慮到車架在實際運行條件下可能出現的激振頻率范圍。而高頻模態貢獻的大小取決于激振頻率和激振力的分布狀態。因此，計算頻段應略高于激勵力的頻帶。考慮到實際的運行速度、路面條件、車架、其他部件，以及綜合分析的需要，選取前十階模態固有頻率作為其計算頻段。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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